高压磁控溅射一步外延生长高迁移率镧掺杂 BaSnO3 薄膜
材料科学
2024-06-12 v1
摘要
作为一种独特的钙钛矿透明氧化物半导体，高迁移率镧(La)掺杂 BaSnO3 薄膜已通过分子束外延和脉冲激光沉积成功合成。然而，对于大规模制备广泛应用的技术——磁控溅射而言，生长高迁移率 La 掺杂 BaSnO3 薄膜仍是一大挑战。本文开发了一种方法，利用高压磁控溅射在 SrTiO3 单晶衬底上直接外延合成高迁移率 La 掺杂 BaSnO3 薄膜（室温下载流子浓度约 4.0 x 10^20 cm-3 时迁移率高达 121 cm2V-1s-1）。通过高分辨 X 射线衍射、X 射线光电子能谱以及变温电输运测试综合表征了 La 掺杂 BaSnO3 薄膜的结构与电学性质。本工作中 La 掺杂 BaSnO3 薄膜的室温电子迁移率是已报道磁控溅射薄膜值的 2 至 4 倍。此外，在高载流子浓度区间（n > 3 x 10^20 cm-3），本工作 121 cm2V-1s-1 的电子迁移率处于所有已报道掺杂 BaSnO3 薄膜的最高值之列。研究表明，溅射过程中的高氩压对稳定完全弛豫薄膜并诱导氧空位起关键作用，有利于室温高迁移率。我们的工作为透明电子器件大规模合成高迁移率透明导电薄膜提供了简便且经济的方法。
引用
@article{arxiv.2105.04747,
title = {One-step epitaxy of high-mobility La-doped BaSnO3 films by high-pressure magnetron sputtering},
author = {Ruyi Zhang and Xinyan Li and Jiachang Bi and Shunda Zhang and Shaoqin Peng and Yang Song and Qinghua Zhang and Lin Gu and Junxi Duan and Yanwei Cao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.04747},
year = {2024}
}
备注
15 pages, 6 figures